Représentation formelle des ontologies
Les ontologies sont représentées au moyen de langages
formels dédiés, offrant des structures de données adaptées à la représentation de concepts.
Parmi ces langages, on distingue :
•les langages d’échange d’ontologies sur le Web, dont la syntaxe est basée sur le langage XML.
•les langages opérationnels qui implémentent les ontologies à des fins d’inférences, pour constituer un composant d’un système d’information.
Les langages opérationnels se distinguent, à leur tour, par les services inférentiels qu’ils apportent. De manière générale, ces services permettent de raisonner sur :
•le contenu de l’ontologie elle-même, pour en vérifier la cohérence et aider à sa construction.
•des données exprimées au moyen des notions de l’ontologie,
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Dans ce cours, nous utilisons une version simplifiée du langage opérationnel DefOnto, défini et implanté au LaRIA (Laboratoire de Recherche en informatique d’Amiens) de l’Université de Picardie Jules Verne.
L’objectif poursuivi avec la présentation de DefOnto est d’illustrer la puissance d’expression de ces langages opérationnels, de montrer leur apport mais aussi les problèmes liés à leur utilisation.
DefOnto permet de représenter
•des concepts génériques,
•des relations et
•des concepts individuels.
À chaque type d’entité conceptuelle correspond une construction du langage particulière, définie au moyen d’un « constructeur » :
•DefGenConcept,
•DefRelation ou
•DefIndConcept.
Représentation de concepts génériques : introduction
Le constructeur DefGenConcept est utilisé pour représenter un concept générique.
Pour vérifier que l’entité de représentation – que nous appelons également « concept générique » - représente bien un concept générique, nous montrons qu’elle permet de rendre compte des trois composants d’un concept : son, ou ses, terme(s), sa notion et son extension.
Le terme (vedette) exprimant le concept est représenté par le nom donné à l’entité, ici : DocumentElectronique. Ce nom joue le rôle d’identificateur pour l’entité, ce qui permet d’y faire référence dans d’autres représentations (cf., dans l’exemple, la référence aux
concepts Format et DocumentPapier.
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La notion du concept – sa signification – est représentée au moyen de propriétés. Dans notre exemple, la notion du concept DOCUMENT ÉLECTRONIQUE est représentée par deux propriétés :
La première propriété, introduite par le mot-clef « IsA », représente le fait qu’un document électronique est un document qui a un support électronique. L’équivalent en logique, de cette propriété est l’axiome suivant :
x DocumentElectronique(x) Document(x) support(x, électronique).
Avec cette propriété, nous disposons d’une Condition Nécessaire et Suffisante d’appartenance pour le concept DOCUMENT ÉLECTRONIQUE, qui se traduit par deux conditions nécessaires :
Un document électronique est nécessairement un document un document :
x DocumentElectronique(x) Document(x)
Un document électronique a nécessairement un support électronique :
x DocumentElectronique(x) support(x, électronique).
et une condition suffisante :
Il suffit qu’un document ait un support électronique pour qu’il s’agisse d’un document électronique :
x Document(x) support(x, électronique) DocumentElectronique(x)
La seconde propriété, figurant après le mot-clef « ObjectsProperties », signifie que : tout document électronique possède un format, et a pour équivalent en logique :
x DocumentElectronique(x) y Format(y) possède(x, y).
Note : les lettres ‘A’ et ‘E’, précédant le nom de la relation possède, tiennent respectivement pour les
quantificateurs universel (A = All) et existentiel (E = Exist). La syntaxe de DefOnto est ainsi une variante de la notation de la logique du premier ordre. La lettre ‘I’ (I = Individu) indique la présence d’une constante. La lettre ‘M’
représente pour sa part un peudo-quantificateur. Lorsqu’on paraphrase en français, le M introduit une relative et se lit « qui … » ou « dont … » ou encore « ayant … ».
L’entité DocumentElectronique représente également l’ensemble, extension du concept DOCUMENT
ÉLECTRONIQUE, puisqu’il est possible de lui attribuer des propriétés. Ces propriétés sont séparées du reste de la définition par le mot-clef « SetProperties ». L’ensemble des documents électroniques est déclaré disjoint de
l’ensemble des documents papier. La relation pré-définie disjoint établit un lien entre deux ensembles, considérés comme des individus, mais le double quantificateur II a été omis, ce qui correspond à une simplification permise par
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Représentation de concepts génériques : compléments
Dans la définition du concept Animé, le mot-clef « IsA » est suivi du super type Animé, sans indication d’une différence comme dans l’exemple du concept DocumentElectronique. Il est ainsi représenté simplement le fait qu’une personne est un animé. L’équivalent en logique fait apparaître une implication, à la place d’une équivalence logique : x Personne(x) Animé(x).
Toujours dans la définition du concept Animé, il est également représenté que toute personne a un nom, codé par une chaîne de caractères, et un age, codé par un nombre. ‘String’ et ‘Number’ correspondent à des types de données – les deux seuls offerts par DefOnto – que l’on peut assimiler à des éléments terminaux pour le langage : il n’est en effet pas possible d’attribuer des propriétés à ces éléments.
Le concept Végétarien introduit un nouveau quantificateur VR (signifiant : « Value Restriction ») pour représenter le fait qu’un végétarien ne mange rien d’autre que des fruits et des légumes, ce qui se traduit en logique par l’axiome suivant :
xy Végétarien(x) (mange(x, y) FruitEtLégume(y)).
Le concept Triangle illustre pour sa part l’utilisation de deux conditions nécessaires et suffisantes, et de restrictions
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Représentation de relations
Les relations, comme nous venons de le voir, interviennent dans la définition des concepts.
La notion de « relation » est en fait homogène à celle de « concept », puisqu’une relation est exprimée en langue par un (ou des) terme(s), qu’elle
possède une signification, sa notion, et qu’elle admet pour extension un ensemble de n-uplets (n étant l’arité de la relation, c’est-à-dire son nombre d’arguments).
Traditionnellement, toutefois, la représentation des relations reste plus simple que celle des concepts.
C’est ce que l’on constate en DefOnto. Le constructeur DefRelation est dédié à la représentation des relations. Seules des relations binaires sont considérées. La représentation d’une relation comporte deux parties. Un – unique – lien de
subsomption, de type IsA, par rapport à une sur-relation.
Par exemple, la relation mange spécialise la relation consomme, ce qui signifie que tout couple de la
relation MANGE est également un couple de la relation CONSOMME. En logique, cette propriété s’exprime par l’axiome suivant :
xy mange(x, y) consomme(x, y).
La signature de la relation, qui revient à contraindre le type des arguments des couples de la relation. Pour reprendre l’exemple de la relation mange : cette
relation a pour domaine le concept générique
Personne, ce qui signifie que l’entité qui mange est nécessairement une personne, et sa portée (en
anglais : « range ») est le concept générique Aliment, ce qui signifie que l’entité mangée est nécessairement un aliment. Il correspond en logique à ces deux
propriétés les axiomes suivants :
xy mange(x, y) personne(x)
xy mange(x, y) aliment(y)
Note : les relations domain et range sont deux
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Représentation de concepts individuels
DefOnto permet de représenter des concepts individuels, au moyen du constructeur DefIndConcept.
La représentation d’un concept individuel (cf. figure 4) consiste en une liste de faits
impliquant une relation et, suivant le cas, une donnée (ex : une chaîne de caractères) ou un concept individuel. On notera qu’un concept individuel peut être subsumé par plusieurs concepts génériques.
